Die Erfindung betrifft eine Kameraanordnung für ein Fahrzeug, die insbesondere in einem Innenraum eines Fahrzeugs einsetzbar ist, sowie ein derartiges Fahrzeug.

Derartige Kameraanordnungen dienen insbesondere zur Erfassung einer Fahrzeug-Umgebung, z. B. für Fahrerassistenzsysteme. Die Kameraanordnung weist dabei eine Kamera auf, die z. B. über eine Kamerahalterung an einer Innenseite der Fahrzeugscheibe, insbesondere einer Frontscheibe des Fahrzeugs angeklebt, oder auch z. B. an einem Rückspiegel oder am Dachhimmel des Fahrzeugs befestigt ist. Weiterhin ist es bekannt, mit der Kamera auch zusätzliche Sekundärfunktionen auszuführen, z. B. die Detektion von Objekten auf der Fahrzeugscheibe, insbesondere die Erfassung von Regentropfen.

Zur Erfassung z.B. der Fahrzeug-Umgebung, insbesondere auch von anderen Verkehrsteilnehmern und Straßenschildern, kann Licht im sichtbaren Spektralbereich verwendet werden, wobei bei einem Einsatz in Nachtsichtsystemen auch Licht im Infrarot-Bereich, d.h. IR-Strahlung, verwendet werden kann.

Die WO 2010/76065 A1 zeigt ein Kamerasystem, das als Primärbild eine Fahrzeug-Umgebung abbildet und als Sekundärbild einen Bereich einer Außenfläche der Fahrzeugscheibe erfasst. Zur Erfassung des Sekundärbildes sind in einem unteren Teil des Erfassungsbereichs ein erster Spiegel und oberhalb des Objektivs ein weiterer Spiegel vorgesehen. Ein im Wesentlichen oberhalb des Objektivs auf der Scheibenaußenseite haftender Belag wird somit durch Umlenken mittels zweier Spiegel von dem Objektiv erfasst. Bei einem derartigen System ist entsprechend ein hinreichender Bauraum bzw. Platz zur Anordnung der Umlenkspiegel erforderlich.

Ausbildungen einer Kamerazusatzoptik mit z. B. Spiegeln wie in der WO 2010/ 76065 A1 sind jedoch relativ aufwendig und erfordern zusätzliche optische Mittel sowie eine geeignete Positionierung und Ausrichtung der Kamera relativ zu der Fahrzeugscheibe.

Die WO 2012/098192 A1 beschreibt die Anbringung eines Prismas an einer Innenseite der Fahrzeugscheibe, wobei das Prisma einen optischen Koppelkörper bildet. Hierbei ist der prismatische Koppelkörper derartig ausgebildet, dass eine wellenlängenselektive Strahlverbreiterung durch die Dispersion des Prismas auf dem Imagermodul nicht in Erscheinung tritt, da die Strahlverbreiterung unterhalb der Auflösung des Bildsensors liegt. Das Licht verläuft somit von der Fahrzeug-Umgebung durch die Fahrzeugscheibe, durch den an der Innenseite der Fahrzeugscheibe liegenden optischen Koppelkörper zu der Kameraoptik und auf den Bildsensor.

Bei einer derartigen Anbringung des Koppelkörpers ist jedoch die relative Position zwischen Koppelkörper und Kamera im Allgemeinen nicht klar festgelegt, so dass die Gefahr einer Fehleinstellung besteht.

Die WO 03/074333 A1 und WO 03/074964 A2 beschreiben dichte Befestigungen einer Kamera an der Windschutzscheibe durch zusätzlich Haltemittel oder Fixiermittel, z. B. an die Innenseite geklebte tubusförmige Objekte, die somit Streulicht abhalten und eine Verschmutzung oder eine Betauung der Windschutzscheibe im relevanten Bereich verhindern.

Allgemein sind der apparative Aufwand derartiger Abbildungssysteme und ihre optische Justierung somit relativ hoch. Bei der Erfassung eines Fahrzeug-Umfeldes z.B. für eine Regensensorik ist meist ein unterhalb des Erfassungsbereichs angeordneter Spiegel vorgesehen, der den Strahlengang in Richtung Himmel umlenkt. Dadurch werden tagsüber, insbesondere bei viel Helligkeit, z.B. durch Sonneneinstrahlung, die optischen Abbildungsseigenschaften und die Regensensorik negativ beeinflusst. Weiterhin ist der optische Abbildungsweg derartiger Systeme relativ kurz, so dass optische Eigenschaften zum Teil beeinträchtigt sein können.

Derartige Kamerasysteme benötigen weiterhin einen freien Durchblick durch die Fahrzeugscheibe, z.B. im Bereich des Dachhimmels. Bei Anbringung einer derartigen Kameraanordnung in einem oberen Bereich der Fahrzeugscheibe, insbesondere der Frontscheibe, ist entsprechend auch ein ggf. vorgesehener Schwarzdruck oder eine andere Abblendung auszusparen. Der hierfür benötigte Freiraum ist insbesondere aufgrund der Schrägstellung der Fahrzeugscheibe zum Teil erheblich. Bei Anbringung zusätzlicher Funktionen in diesem Bereich kann somit auch ein Platzmangel auftreten.

Eine weitere Kameraanordnung ist in DE 10 2006 059 555 A1 gezeigt, wobei ein optischer Koppelkörper aus einem Prisma und einer transparenten Kavität vorgesehen ist, der das durch eine Scheibe eintreffende Licht auf einen Bildsensor der Kamera lenkt. Mit der transparenten Kavität kann der optische Koppelkörper an eine Innenfläche der Scheibe angefügt werden. Der optische Koppelkörper ist über eine Dichtung und eine als Gehäuse ausgeführte Fixiereinrichtung mit der Kamera verbunden, so dass eine relative Positionierung zwischen beiden erreicht wird.

Die WO 2010/121982 A1 beschreibt eine Kameraanordnung, die einen biplanaren Koppelkörper aufweist, der über eine Koppelfläche mit der Scheibe verbunden ist. Weiterhin ist eine als Fixiereinrichtung ausgeführte Positionierungs- und Montagevorrichtung vorgesehen, um eine relative Positionierung zwischen der Kamera und dem optischem Koppelkörper zu erreichen.

Die DE 10 2009 019216 A1 zeigt eine Kameraanordnung mit einer Fixiereinrichtung zur Befestigung einer Kamera hinter eine Scheibe. In einem Raumbereich außerhalb des Sichtbereiches ist ein als Trockenmittel ausgeführtes hydrophiles und/oder kondensationsförderndes Material angeordnet, das die in den Raumbereich eindringende Feuchtigkeit aufnehmen kann.

Die WO 2004/020250 A1 zeigt eine Kameraanordnung mit einer Fixiereinrichtung, bei der ein als Sensorvorraum ausgebildeter Zwischenraum ausgebildet ist, der durch eine um die Kamera umlaufende Dichtung abgedichtet wird.

In EP 2 189 340 A2 ist weiterhin eine Kameraanordnung beschrieben, die einen als optisches Koppelelement ausgebildeten Lichtleiter aufweist, der ein optisches Signal von einer Scheibe des Fahrzeuges zu einem Sensor leitet. Die Fahrzeugumgebung wird von einem separaten Abbildungssystem mit einem weiteren optischen Koppelkörper auf einen Bildsensor abgebildet.

Erfindungsgemäß ist eine Fixiereinrichtung vorgesehen, die eine relative Positionierung einer Kamera gegenüber einem an einer Innenseite einer Fahrzeugscheibe angebrachten optischen Koppelkörper sicherstellt.

Hierdurch wird bereits der Vorteil erreicht, dass eine gute optische Abbildung und eine möglichst genaue relative Positionierung zueinander gewährleistet werden.

Der optische Koppelkörper liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen einer Kameraoptik der Kamera und einem Fahrzeug-Umfeld; Licht z. B. im sichtbaren Bereich oder IR-Bereich des Fahrzeug-Umfeldes wird somit durch die Fahrzeugscheibe, den optischen Koppelkörper sowie die Kameraoptik auf den Bildsensor abgebildet. Der optische Koppelkörper ist dabei insbesondere einteilig ausgeführt, d.h. als ein einziges Bauteil vorgesehen und an der Fahrzeugscheibe positionierbar.

Gemäß einer Ausbildung kann der Koppelkörper aus einem homogenen Material, ausgebildet sein; hierdurch wird der Vorteil einer kostengünstigen Ausbildung, z. B. als ein Formteil, z. B. aus einem weichen, optisch transparenten Material wie einem Silikonmaterial, erreicht.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine mehrschichtige Ausbildung möglich, z. B. mit einer zur Anlage an der Innenseite der Fahrzeugscheibe vorgesehenen äußeren Schicht aus z. B. einem weicheren Material, d.h. mit einer geringeren Shore-Härte, insbesondere einem transparenten Silikonmaterial, und einer sich daran anschließenden härteren bzw. formsteiferen inneren Schicht, z. B. einer Glasplatte aus einem Mineralglas oder Kunststoff-Glas.

Durch diese mehrteilige Ausbildung ergeben sich weitere Vorteile:
durch die härtere innere Schicht wird eine hohe Formsteifigkeit ermöglicht, und die Anpresskraft der äußeren, weichen Schicht vergleichmäßigt, so dass auch z. B. ein Einschluss von Luftbereichen zwischen der äußeren, weichen Schicht und der Fahrzeugscheibe weitestgehend verhindert werden kann.

Erfindungsgemäß weist der optische Koppelkörper einen ersten Koppelkörper-Bereich auf, der im Wesentlichen biplanar ausgebildet ist, d.h. der erste Koppelkörper-Bereich weist eine als erste Eintrittsfläche für das Licht dienende Anlagefläche zur Anlage an der Innenseite der Fahrzeugscheibe und eine erste Austrittsfläche auf. Diese beiden Flächen sind im Wesentlichen parallel zueinander; ggf. kann eine leichte Nicht-Parallelität mit prismatischer Ausbildung vorliegen, wenn die hierdurch bewirkte wellenlängendispersive Auffächerung des Lichtes z. B. unterhalb der Auflösung des Bildsensors liegt. Der erste Koppelkörper-Bereich kann somit durch ein einteiliges homogenes Material, oder auch z. B. durch die oben genannte äußere und innere Schicht ausgebildet sein.

Ein Vorteil des optischen Koppelkörpers liegt darin, dass hierdurch eine optische Weglänge von der Kameraoptik zu der Fahrzeugscheibe verringert werden kann. Der optische Koppelkörper kann dabei eine optische Dichte bzw. einen Brechungsindex im Bereich der Fahrzeugscheibe aufweisen. Somit verläuft der zur Fahrzeugscheibe schräge Verlauf des Strahlengangs von der Kameraoptik entlang der optischen Achse über einen kürzeren Bereich; die Folge hiervon ist, dass der durch die Fahrzeugscheibe aufgenommene Erfassungsbereich mit einer kürzeren lateralen Erstreckung ausgebildet werden kann. Der Erfassungsbereich zum Erfassen des Fahrzeugumfeldes benötigt somit einen kleineren Durchtrittsbereich durch die Fahrzeugscheibe. Somit kann sich z. B. ein Schwarzdruck oder eine beliebige andere Abblendung der Fahrzeugscheibe über einen größeren Bereich erstrecken, somit kann eine als optischer Freiraum zum Erfassen des Fahrzeug-Umfeldes vorgesehene Aussparung in diesem abgeblendeten Bereich mit kürzerer lateraler Erstreckung auf der Fahrzeugscheibe ausgebildet werden, so dass die Aussparung optisch nicht so in Erscheinung tritt.

Weiterhin weist der optische Koppelkörper für eine zusätzliche Funktionalität erfindungsgemäß einen zweiten Koppelkörper-Bereich auf, der eine zweite Eintrittsfläche und eine zweite Austrittsfläche für das Licht, d.h. z. B. Licht im optischen Bereich oder auch IR-Strahlung, aufweist. Die zweite Eintrittsfläche und die zweite Austrittsfläche bilden somit nicht lediglich Verlängerungen der ersten Eintrittsfläche und der ersten Austrittsfläche des ersten Koppelkörper-Bereiches; die zweite Eintrittsfläche ist insbesondere nicht-parallel zur ersten Eintrittsfläche. Die zweite Eintrittsfläche und zweite Austrittsfläche können z. B. zusammen ein Prisma bilden bzw. unter einer leichten Neigung zueinander verlaufen, z. B. von der Fahrzeugscheibe weg sich verjüngend. Somit kann z. B. die zweite Austrittsfläche unter einem größeren Winkel gegenüber der ersten Austrittsfläche stehen, z. B. etwa 90°, oder z. B. in einem Bereich zwischen 30° und 120 °.

Durch einen einzigen optischen Koppelkörper kann eine hohe Funktionalität gewährleistet werden; es kann ein erstes Abbildungssystem aus Kameraoptik und erstem Koppelkörper-Bereich zur Erfassung einer Fahrzeugumgebung, z. B. eines Straßenbereichs vor dem Fahrzeug, gebildet werden, z. B. mit hoher Gegenstandsweite, z. B. auch einer Gegenstandsweite von unendlich. Weiterhin wird durch die Kameraoptik und den zweiten Koppelkörper-Bereich ein zweites Abbildungssystem ausgebildet, das z. B. für eine Regensensorik, d. h. eine Funktionalität mit kürzerer Gegenstandsweite, dient. Hierbei kann z. B. eine Außenseite der Fahrzeugscheibe abgebildet werden, oder ein Objekt auf der Außenseite der Fahrzeugscheibe, d. h. mit einer Gegenstandsweite kurz vor der Außenseite der Fahrzeugscheibe.

Weitere Vorteile der Abbildungseigenschaften ergeben sich bei einer lateralen Konturierung der zweiten Eintrittsfläche und/oder zweiten Austrittsfläche.

Weiterhin sind unterschiedliche Ausbildungen der Fixiereinrichtung möglich, sowohl bei einem Koppelkörper mit lediglich einem ersten Koppelkörper-Bereich und im wesentlichen biplanarer Ausbildung wie auch bei einer Ausbildung des Koppelkörpers mit einem erstem und einem zweitem Koppelkörper-Bereich. Hierbei kann die Fixiereinrichtung dazu dienen, den optischen Koppelkörper zu fixieren, wobei der optische Koppelkörper insbesondere von der Fixiereinrichtung formschlüssig aufgenommen wird.

Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der optische Koppelkörper ohne Klebung an der Innenseite der Fahrzeugscheibe angebracht werden kann, indem die Fixiereinrichtung mit formschlüssig aufgenommenem Koppelkörper an der Innenseite der Fahrzeugscheibe fixiert wird, so dass der Koppelkörper zwischen der Innenseite und der Fixiereinrichtung fest bzw. formschlüssig vorgesehen oder verklemmt ist, und z. B. nicht nach innen abfallen kann. Hierzu kann die Fixiereinrichtung den Koppelkörper z. B. an seinen lateralen Enden umfassen. Das hat den Vorteil, dass keine Kleberückstände die optischen Eigenschaften des Koppelkörpers beeinflussen können.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn die Fixiereinrichtung gemäß einer Ausführungsform auch dazu dient, die gesamte Kamera, z.B. an deren Kameragehäuse, aufzunehmen. Somit kann die Kamera von der als Kamerahalterung dienenden Fixiereinrichtung aufgenommen und im Fahrzeug befestigt werden, z. B. durch eine Klebung der Fixiereinrichtung an der Fahrzeugscheibe. Somit entfallen zusätzliche Mittel wie Kamerahalterung etc.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn die Aufnahme der Kamera in der Fixiereinrichtung durch z. B. Einschieben der Kameraoptik bzw. des Objektivs in eine entsprechende Halterung der Fixiereinrichtung erfolgt. Somit kann z. B. die Kameraoptik in der Ausnehmung der Fixiereinrichtung abgedichtet werden, z. B. durch eine Ringdichtung in der Halterung. Somit wird eine genaue relative Positionierung der Kameraoptik und des Bildsensors, d. h. insbesondere eines Imagermoduls aus Trägereinrichtung, Kameraoptik und Bildsensor, gegenüber der Fahrzeugscheibe und dem Koppelkörper gewährleistet. Weiterhin wird eine hohe Dichtigkeit erreicht.

Statt einer derartigen Ringdichtung an der Halterung kann die Kameraoptik auch in axialer Richtung gegen ein als Dichtung wirkendes, an der Halterung angeordnetes weiches Koppelelement gedrückt werden, d. h. es erfolgt eine Abdichtung durch Anpressen der Kameraoptik entlang der optischen Achse gegen das weiche Koppelelement.

Durch diese Dichtungen, d.h. Ringdichtung oder axiale Dichtung, wird der Vorteil erreicht, dass die Fixiereinrichtung eine Abdichtwirkung für den Zwischenraum zwischen der Kameraoptik, der Fixiereinrichtung und dem Koppelkörper ermöglicht und eine Verschmutzung oder Beeinträchtigung des Zwischenraums zwischen dem Koppelkörper und der Kameraoptik vermieden werden kann. Dadurch können auch Verschmutzungen z. B. einer Außenseite der Linse der Kameraoptik weitgehend verhindert werden. Im Zwischenraum kann weiterhin z. B. ein Schutzgas eingelassen sein. Weiterhin kann der Zwischenraum auch mit einem Fahrzeug-Innenraum z. B. auch über eine durchlässige Membran o. ä. verbunden sein, um einen Druckausgleich bei Temperaturschwankungen zu ermöglichen. Im Zwischenraum kann z. B. auch ein Trockenmittel vorgesehen sein, um den Zwischenraum zu trocknen bzw. einen Feuchtigkeitsgrad konstant zu halten.

Vorteilhafterweise kann die Fixiereinrichtung zunächst den Koppelkörper aufnehmen, die Fixiereinrichtung nachfolgend an die Innenseite der Fahrzeugscheibe geklebt werden, und dann die Kamera in die Fixiereinrichtung eingehängt oder eingeschoben werden, so dass gleichzeitig eine abdichtende Wirkung erreicht wird.

Hierdurch wird der Vorteil erreicht, dass eine einfache, schnelle und sichere Anbringung der gesamten Kameraanordnung ermöglicht wird. Weiterhin ist eine genaue Positionierung der Kamera, insbesondere auch des gesamten Systems aus Kameraoptik und Bildsensor, gegenüber der Scheibe und gegenüber dem optischen Koppelkörper, gewährleistet. Weiterhin wird dadurch auch eine flexibler Aufbau ermöglicht, da mit der Fixiereinrichtung unterschiedliche Kameras einfach und sicher relativ zum Koppelkörper positioniert werden können. Es können somit unterschiedliche Kameras an unterschiedlichen Fahrzeug-Typen mit verschiedenem Verlauf der Frontscheibe oder eines abgeblendeten Bereichs (Schwarzdrucks) angebracht werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1

zeigt eine Kameraanordnung gemäß einer Ausführungsform an einer Fahrzeugscheibe;

Fig. 2

eine entsprechende Darstellung mit einer Fixiereinrichtung gemäß einer Ausführungsform;

Fig. 3

eine Darstellung des optischen Strahlenverlaufs gemäß der Ausführungsform der Figuren 1 und 2;

Fig. 4

einen optischen Koppelkörper gemäß einer weiteren Ausführungsform mit mehrschichtigem Aufbau;

Fig. 5

eine Kameraanordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform mit biplanarem optischen Koppelkörper;

Fig. 6

eine der Fig. 5 entsprechende Ausführungsform mit zusätzlichem Trockenmittel, und

Fig. 7

eine weitere Ausführungsform mit alternativer Anbindung der Kameraoptik.

Eine in Fig. 1 und 2 gezeigte Kameraanordnung 1 weist eine Kamera 2, einen optischen Koppelkörper 3 und eine zwischen der Kamera 2 und dem optischen Koppelkörper 3 vorgesehene Fixiereinrichtung 4 auf, die insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist. Der optische Koppelkörper 3 ist an einer Innenseite 5a der Fahrzeugscheibe 5 angebracht; der optische Koppelkörper 3 liegt somit mit einer Anlagefläche 3a flächig an der Innenseite 5a der Fahrzeugscheibe 5 eines Fahrzeugs 6 an.

Die Kamera 2 weist ein Kameragehäuse 8 und ein Imagermodul 9, sowie weitere, hier nicht gezeigte Komponenten wie z. B. eine Schaltungsträgerplatte, einen Datenanschluss zur Datenverbindung im Fahrzeug 6 und ggf. weitere elektrische Komponenten auf. Das Imagermodul 9 weist im Wesentlichen eine Trägereinrichtung 10, eine Kameraoptik 11, d. h. zum Beispiel ein Objektiv, das insbesondere auch mehrere einzelne Linsen aufweisen kann, und einen an der Trägereinrichtung 10 angebrachten Bildsensor 12 auf. Bei der gezeigten Ausbildung ist die Trägereinrichtung 10 einteilig; sie nimmt somit zum einen den Bildsensor 12 auf und dient weiterhin als Kameraaufnahme für die Kameraoptik 11; grundsätzlich sind jedoch auch mehrteilige Ausbildungen möglich, bei denen z. B. der Bildsensor 12 an einem ersten Teil der Trägereinrichtung 10 angebracht ist, die wiederum eine separate Kameraaufnahme aufweist.

Der Bildsensor 12 und die Kameraoptik 11 definieren eine optische Achse A, die durch den optischen Koppelkörper 3 und die Fahrzeugscheibe 5 auf ein Fahrzeug-Umfeld 14 gerichtet ist. Die in einem Fahrzeug-Innenraum 15 angeordnete Kameraanordnung 1 erfasst somit insbesondere ein Fahrzeug-Umfeld 14 außerhalb des Fahrzeugs 6.

Die Fixiereinrichtung 4 gemäß Figur 2 dient der relativen Positionierung der Kamera 2 gegenüber dem optischen Koppelkörper 3; weiterhin kann die Fixiereinrichtung 4 auch zur relativen Positionierung der Kamera 2 gegenüber der Fahrzeugscheibe 5 dienen. Die Fixiereinrichtung 4 kann bereits als Kamerahalterung zur Befestigung der Kamera 2 und des optischen Koppelkörpers 3 im Fahrzeug 6, z. B. an der Fahrzeugscheibe 5, dienen; weiterhin kann eine zusätzliche, hier nicht gezeigte Kamerahalterung zur mechanischen Positionierung und Befestigung insbesondere der Kamera 2 vorgesehen sein. Bei der Ausführungsform der Fig. 2 stützt sich die Fixiereinrichtung 4 z. B. am Kameragehäuse 8 ab, bei der weiteren beschriebenen Ausführungsform der Fig. 6 kann eine relative Positionierung zwischen der Kameraoptik 11 und der Fahrzeugscheibe 5 und/oder dem optischen Koppelkörper 3 erfolgen. Die Fixiereinrichtung 4 kann insbesondere als Kunststoffteil, z. B. als Kunststoff-Spritzgussteil, ausgebildet sein.

Die Ausführungsformen der Fig. 1 bis 4 zeigen einen optischen Koppelkörper 3, der einen ersten Koppelkörper-Bereich 3-1, durch den die optische Achse A verläuft, sowie einen unterhalb des ersten Koppelkörper-Bereichs 3-1 gelegenen und sich an den ersten Koppelkörper-Bereich 3-1 anschließenden zweiten Koppelkörper-Bereich 3-2 aufweist. Gemäß der Ausführungsform der Fig. 1 bis 3 ist der gesamte optische Koppelkörper 3 homogen durchgängig aus einem für den relevanten Wellenlängenbereich, z. B. sichtbares Licht oder IR-Strahlung, transparentem Material, z.B. als Formteil, gebildet; Fig. 4 zeigt einen mehrschichtigen Aufbau.

Der erste Koppelkörper-Bereich 3-1 ist vorteilhafterweise im Wesentlichen biplanar ausgebildet, d. h. seine an der Innenseite 5a der Fahrzeugscheibe 5 anliegende Anlagefläche 3a verläuft im Wesentlichen parallel zu seiner zum Fahrzeug-Innenraum 15 gelegenen, zur Kameraoptik 11 weisenden ersten Austrittsfläche 3b. Die Anlagefläche 3a passt sich im Wesentlichen der Form der Innenseite 5a der Fahrzeugscheibe 5 an, d.h. ist im Wesentlichen planar; einen entsprechenden Flächenverlauf nimmt somit die erste Austrittsfläche 3b an.

Die Kamera 2 erfasst somit von dem Fahrzeug-Umfeld 14 kommendes Licht (Strahlung) 16a, z. B. im optischen Bereich oder auch im IR-Bereich, durch die Fahrzeugscheibe 5, den ersten Koppelkörper-Bereich 3-1 des optischen Koppelkörpers 3 und einen Streckenbereich 25 im Fahrzeug-Innenraum 15. Somit dient die Anlagefläche 3a des ersten Koppelkörper-Bereichs 3-1 als erste Einrittsfläche (Licht-Eintrittsfläche) in dem optischen Strahlengang zur Erfassung des Fahrzeug-Umfeldes 14. Der erste Koppelkörper-Bereich 3-1 bildet also mit der Kameraoptik 11 ein erstes Abbildungssystem 21, das einen ersten Erfassungbereich 17 abbildet, der durch Randstrahlen 17a begrenzt ist.

Der zweite Koppelkörper-Bereich 3-2 weist eine zweite Eintrittsfläche 3c und eine zweite Austrittsfläche 3d auf, wobei die zweite Eintrittsfläche 3c nicht-parallel zur Innenseite 5a und somit zu der als ersten Eintrittsfläche dienenden Anlagefläche 3a des ersten Koppelkörper-Bereichs 3-1 verläuft; weiterhin verläuft die zweite Austrittsfläche 3d nicht-parallel zur ersten Austrittsfläche 3b und somit auch nicht-parallel zur Innenseite 5a der Fahrzeugscheibe 5. Ein aus Fig. 4 ersichtlicher Winkel α zwischen der ersten Austrittsfläche 3b und der zweiten Austrittsfläche 3d liegt vorteilhafterweise bei etwa 90°; der Winkel α kann z. B. im Bereich zwischen 30° und 120° liegen.

Der zweite Koppelkörper-Bereich 3-2 bildet mit der Kameraoptik 11 somit ein weiteres, zweites Abbildungssystem 22, das hier zur Abbildung eines z. B. in Fig. 3 dargestellten Scheibenumfeldes 19 , das insbesondere durch eine Außenseite 5b der Fahrzeugscheibe 5 definiert sein kann oder auch etwas außerhalb der Außenseite 5b der Fahrzeugscheibe 5 liegen kann, dient. Das Scheibenumfeld 19 kann insbesondere durch auf der Außenseite 5b haftende Objekte 20, insbesondere Wassertropfen oder Regentropfen, ggf. auch Frost oder Verschmutzungen, definiert sein. Somit kann das aus der Kameraoptik 11 und dem zweiten Koppelkörper-Bereich 3-2 gebildete zweite Abbildungssystem 22 zur Detektion einer Scheibenverschmutzung, insbesondere auch als Regensensorik, dienen, um Objekte 20 wie z.B. Regentropfen und Verschmutzungen auf dem Bildsensor 12 abzubilden.

Somit erfolgt die Abbildung von einem durch Licht 16b bestrahltem Objekt 20 auf der Außenseite 5b der Fahrzeugscheibe 5 zunächst durch die Fahrzeugscheibe 5, dann in einem Strahlenpfad 24 zu der zweiten Eintrittsfläche 3c, von dort in den zweiten Koppelkörper-Bereich 3-2, in dem es gebrochen wird und zu der zweiten Austrittsfläche 3d, und von dort zur Kameraoptik 11 gelangt. Somit wird ein zur Abbildung des Fahrzeug-Umfeldes 14 dienender, erster Erfassungsbereich 17, und ein sich nach unten - weg von der optischen Achse A - anschließender zweiter Erfassungsbereich 18, der durch Randstrahlen 18a begrenzt ist, ausgebildet, wobei die Erfassungsbereiche 17 und 18 sich als Raumwinkelbereich vorteilhafterweise aneinander anschließen. Dem zweiten Erfassungsbereich 18 kann hierbei eine Abbildungs-Achse B zugeordnet werden, die somit das zweite Abbildungssystem 22 zur Erfassung der Objekte 20 auf oder vor der Außenseite 5b der Fahrzeugscheibe 5 beschreibt.

Wie teilweise dargestellt, können die zweite Eintrittsfläche 3c und die zweite Austrittsfläche 3d auch in in einer lateralen Richtung, z. B. senkrecht zur Zeichenebene - konturiert sein, oder andere optische Charakteristiken aufweisen, um somit ergänzend gewünschte optische Eigenschaften bzw. Abbildungseigenschaften in der lateralen Richtung zu erreichen. Hierdurch kann z. B. xxx So kann z. B. die zweite Eintrittsfläche 3c konvex gewölbt, z. B. um einen größeren Winkelbereich der von einem Objekt 20 ausgesandten Strahlung zu erfassen und abzubilden, und die zweite Austrittsfläche 3d z. B. abgeschrägt sein. Eine derartige Abschrägung bzw. laterale Strukturierung ist jedoch grundsätzlich nicht erforderlich.

Der gesamte optische Koppelkörper 3 weist somit den oberen flachen ersten Koppelkörper-Bereich 3-1 zur Ausbildung eines ersten Abbildungssystems 21 und den sich nach unten anschließenden zweiten Koppelkörper-Bereich 3-2 zur Ausbildung des zweiten Abbildungssystems 22 auf.

Gemäß der Darstellung der Fig. 1 bis 3 kann der gesamte optische Koppelkörper 3 homogen aus einem Material, z. B. mit einer optischen Dichte bzw. einem optischen Brechungsindex, der im Wesentlichen demjenigen der Fahrzeugscheibe 5 entspricht, oder auch etwas unterhalb desjenigen der Fahrzeugscheibe 5, d.h. zwischen Luft und der Fahrzeugscheibe 5 liegt, ausgebildet sein. Vorteilhafterweise weist der optische Koppelkörper 3 einen deutlich höheren Brechungsindex als Luft auf, sodass die aus den optischen Strahlengängen der Fig. 3 ersichtliche Brechung beim Übergang vom optischen Koppelkörper 3 zur Luft des Fahrzeug-Innenraums 15 auftritt.

Die Shore-Härte, d.h. der mechanische Widerstand, des Koppelkörpes 3 wird vorteilhafterweise so gewählt, dass sich die Anlagefläche 3a des Koppelkörpers 3 an die Innenseite 5a der Fahrzeugsscheibe 5, z.B. bei leicht gewölbter Fahrzeugscheibe 5, anpassen kann, so dass Lufteinschlüsse zwischen Koppelkörper 3 und Fahrzeugscheibe 5 vermieden werden können.

Der erste Koppelkörper-Bereich 3-1 dient insbesondere auch dazu, einen Abstand der Kameraoptik 11 zur Fahrzeugscheibe 5 optisch zu verringern; es zeigt sich hierbei, dass ein als L1 in Figur 3 eingezeichneter Durchtrittsbereich des ersten Erfassungsbereichs 17 gegenüber einer Ausbildung ohne den ersten Koppelkörper-Bereich 3-1 deutlich verringert wird.

Die Fahrzeugscheibe 5 kann mit einer Lichtblende ausgebildet sein, z. B. einem als solchen bekannten Schwarzdruck als lichtundurchlässige Schicht 30, insbesondere in einem oberen Bereich der Fahrzeugscheibe 5 nahe dem Dachhimmel. Somit ist in der lichtundurchlässigen Schicht 30 eine erste Ausnehmung 31 mit im Wesentlichen der Dimensionierung L1 (Durchtrittsbereich), und eine zweite Ausnehmung 32 für das zweite Abbildungssystem 22, d. h. zur Erfassung der Objekte 20 auf oder vor der Außenseite 5b der Fahrzeugscheibe 5 vorgesehen. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, sind die Ausnehmungen 31 und 32 hierbei beabstandet. Die zweite Ausnehmung 32 kann somit insbesondere deutlich unterhalb der ersten Ausnehmung 31 vorgesehen sein. Hierbei kann ein Bereich der Fahrzeugscheibe 5 erreicht werden, der für optische Abbildung zur Erfassung des Fahrzeug-Umfeldes 14 nicht mehr relevant ist, z. B. vor der Motorhaube liegt, um hierbei die Regensensorikfunktion zu erreichen.

Alternativ zu der homogenen, einschichtigen Ausbildung des Koppelkörpers 3 kann gemäß Fig. 4 auch eine mehrschichtige Ausbildung vorgesehen sein, z. B. mit einer äußeren Schicht 34, insbesondere aus einem Material mit einer weicheren Shore Härte, entsprechend dem Material des Koppelkörpers 3 gemäß der Ausbildung der Fig. 1 bis 3, d. h. insbesondere einem Silikonmaterial, und einer sich nach innen - d. h. zum Fahrzeug-Innenraum 15 - anschließenden inneren Schicht 35, die insbesondere als feste Schicht, z. B. aus Mineralglas oder einem Acrylglas oder anderen Arten von transparenten Werkstoffen ausgebildet sein kann. Die innere Schicht 35 erhöht die Stabilität und dient zum gleichmäßigen Anpressen der äußeren Schicht 34 mit der an ihr ausgebildeten Anlagefläche 3a an die Innenseite 5a der Fahrzeugscheibe 5.

Die Schichten 34 und 35 können dabei vorteilhafterweise den gleichen Brechungsindex aufweisen; es sind jedoch auch Ausbildungen mit unterschiedlichem Brechungsindex möglich. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, kann der zweite Koppelkörper-Bereich 3-2 einen weiteren auf der zweiten Schicht 35 aufgebrachten Bereich 36 aufweisen, so dass der zweite Koppelkörper-Bereich 3-2 somit dreischichtig aus den Schichten 34 und 35 sowie aus dem Bereich 36 besteht. Als Material für den Bereich 36 kann z.B. ein silikonhaltiges Medium gewählt werden, welches eine höhere Shore-Härte, d.h. mechanischen Widerstand, aufweist als die silikonhaltige Schicht 34.

Die Fig. 5 bis 7 zeigen eine weitere Ausführungsform, bei der lediglich beispielhaft ein optischer Koppelkörper 103 mit rein planarer bzw. biplanarer Ausbildung gezeigt ist, der somit im Wesentlichen dem ersten Koppelkörper-Bereich 3-1 der Ausführungsform der Fig. 1 bis 4 entspricht. In den Ausführungsformen der Fig. 5 bis 7 kann jedoch auch grundsätzlich ein optischer Koppelkörper 3 mit den Koppelkörper-Bereichen 3-1 und 3-2 gemäß der Fig. 1 bis 4 vorgesehen sein; die Ausführungsform der Fig. 5 bis 7 dienen insbesondere der Darstellung von Ausführungsformen unterschiedlicher Fixiereinrichtungen 104, 204, 304.

Hierbei können der optische Koppelkörper 103 insbesondere auch mehrschichtig, d. h. im Wesentlichen entsprechend Fig. 4 ausgebildet sein, d.h. nur mit den Schichten 34 und 35; grundsätzlich ist hier jedoch auch eine einschichtige Ausbildung möglich.

In Fig. 5 ist eine Fixiereinrichtung 104 aus z. B. Kunststoffmaterial vorgesehen, die an die Innenseite 5a der Fahrzeugscheibe 5 angebracht, z. B. geklebt wird. Hier dient die Fixiereinrichtung 104 auch als Kamerahalterung zur Aufnahme der gesamten Kamera 2. Die Fixiereinrichtung 104 kann dafür, wie gezeigt, das Kameragehäuse 8 an mehreren Stellen mechanisch aufnehmen, so dass die Kameraoptik 11 in eine Halterung 62 an der Fixiereinrichtung 104 eingesteckt ist. Insbesondere können Aufnahmen 42 und 44 vorgesehen sein, an denen untere und obere Enden des Kameragehäuses 8 aufgenommen sind.

Weiterhin dient die Fixiereinrichtung 104 auch zur Aufnahme des Koppelkörpers 103. Die Fixiereinrichtung 104 kann dafür insbesondere einen entsprechend dem optischen Koppelkörper 103 geformten Einsatz 40 aufweisen, in den der Koppelkörper 103 eingelegt wird, so dass beim Fixieren der Fixiereinrichtung 104 an der Innenseite 5a der Fahrzeugscheibe 5 auch der Koppelkörper 3 mit seiner Anlagefläche 3a an die Innenseite 5a der Fahrzeugscheibe 5 angepresst wird, vorzugsweise ohne dass dabei Lufteinschlüsse zwischen der Fahrzeugscheibe 5 und dem Koppelkörper 3 entstehen. Dazu kann der Einsatz 40 z.B. so ausgebildet sein, dass sich dieser zur Kameraoptik 11 hin, d. h. von der Fahrzeugscheibe 5 weg, verjüngt; dadurch wird beim Anpressen der Fixiereinrichtung 104 an die Fahrzeugscheibe 5 eine selbstzentrierende und sichernde Wirkung des Koppelkörpers 103 ermöglicht. Der Koppelkörper 103 ist dadurch insbesondere in der an der Fahrzeugscheibe 5 fixierten Fixiereinrichtung 104 "gefangen"; somit entsteht ein Formschluss zwischen Fixiereinrichtung 104 und Koppelkörper 103.

Zwischen der Fixiereinrichtung 104 und der Kameraoptik 11 (Objektiv) ist gemäß Fig. 5 in der Halterung 62 eine Dichtung 50 vorgesehen, z. B. eine RingDichtung. Grundsätzlich kann die Dichtung 50 auch z. B. an der Trägereinrichtung 10 anliegen; die gezeigte Anlage an der Kameraoptik 11 ist jedoch vorteilhaft. Durch die Dichtung 50 wird zwischen dem Koppelkörper 103, der Fixiereinrichtung 104 und der Kameraoptik 11 und vorteilhafterweise auch gegenüber dem Fahrzeug-Innenraum 15 ein abgedichteter Zwischenraum 52 gebildet; somit können keine relevanten Verschmutzungen oder z. B. Betauungen in diesem Zwischenraum 52 auftreten. Der Zwischenraum 52 kann mit dem Fahrzeuginnenraum 15 jedoch z. B. über eine durchlässige Membran zum Druckausgleich verbunden sein.

Die Fixiereinrichtung 104 dieser Ausführungsform dient somit zum einen der Aufnahme des optischen Koppelkörpers 103, weiterhin als Kamerahalterung zur Aufnahme der Kamera 2 und somit auch der gesamten Kameraanordnung 1 und zur Befestigung der Kameraanordnung 1 an der Fahrzeugscheibe 5, sowie zur Ausbildung des Zwischenraums 52 zum Schutz gegenüber Verschmutzungen.

Gemäß der Ausführungsform der Fig. 6 ist eine Fixiereinrichtung 204 vorgesehen, die im Wesentlichen die gleiche Ausbildung und Funktionalität wie die Fixiereinrichtung 104 der Fig. 5 aufweisen kann; ergänzend ist ein Trockenmittel 54 angebracht, um in den Zwischenraum 52 gelangende Feuchtigkeit aufnehmen zu können.

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der eine Fixiereinrichtung 304 vorgesehen ist, mit der die Kameraoptik 11 durch Anpressen abgedichtet werden kann. Die Kameraoptik 11 kann dabei z. B. in Richtung ihrer optischen Achse A gegen ein weiches Koppelelement 60 gedrückt werden, das in der Halterung 62 der Fixiereinrichtung 304 aufgenommen ist. Das weiche Koppelelement 60 bzw. die Halterung 62 kann sich dabei z. B. von der Kameraoptik 11 weg, d. h. zur Fahrzeugscheibe 5 hin verjüngen; somit wird beim Anpressen der Kameraoptik 11 eine selbstzentrierende und sichernde Wirkung des Koppelelementes 60 in der Halterung 62 ermöglicht.

Somit wird hier eine abdichtende Anbindung der Kameraoptik 11 durch Anpressen erreicht. Auch in dieser Ausführungsform kann zusätzlich ein Trockenmittel 54 vorgesehen sein.

Bei den Ausführungsformen der Fig. 5 bis 7 kann zur Ausbildung der Kameraanordung 1 im Fahrzeug 6 somit zunächst der optische Koppelkörper 103 im Einsatz 40 der jeweiligen Fixiereinrichtung 104, 204, 304 aufgenommen werden, wobei bei dem gezeigten mehrschichtigen Aufbau die festere innere Schicht 35, z. B. Glas, eine hinreichende Stabilität gewährleistet. Anschließend wird die Fixiereinrichtung 104, 204, 304 mit dem optischen Koppelkörper 103 an der Innenseite 5a der Fahrzeugscheibe 5 befestigt, und dann die Kamera 2 gemäß Fig. 5 durch Einhängen in die Aufnahmen 42, 44, oder gemäß Fig. 7 durch Anpressen an das Koppelement 60, hieran befestigt.